Evolução da microbiota do bago de uva durante a fermentação: efeitos da aplicação de suplementos de cálcio nas vinhas na sua abundância e diversidade

Abstract

Os suplementos à base de cálcio têm sido amplamente utilizados com vista ao aumento da firmeza dos frutos e da sua resistência a condições climáticas adversas. Estudos recentes do nosso grupo de investigação revelaram que o cálcio modifica as propriedades da película do bago de uva e a sua constituição química. Uma vez que a superfície do bago oferece um ambiente físico favorável ao crescimento de microrganismos, antecipamos que o cálcio afeta a microflora do bago. O presente trabalho teve como objetivo principal a caracterização do efeito do cálcio na microbiota cultivável do bago de uva e o seu efeito ao longo da fermentação do mosto. Pretendemos isolar e caracterizar diferentes espécies de levedura e explorar a sua tolerância a diferentes fatores de stresse abiótico. Videiras da casta “Vinhão” foram pulverizadas com uma solução de CaCl2 ao longo do desenvolvimento do fruto e posteriormente foram realizadas microvinificações à escala laboratorial. Os resultados mostraram que o tratamento com cálcio conduziu a uma diminuição no conteúdo de antocianinas totais, bem como a uma repressão da expressão do gene VvUFGT que codifica uma enzima envolvida na biossíntese destes metabolitos. A evolução da fermentação impactou a composição da comunidade microbiana. Com efeito, Hanseniaspora uvarum foi a espécie dominante nos mostos não fermentados (e, portanto, na microbiota dos bagos), enquanto Pichia kudriavzevii domina a meio do processo fermentativo. Paralelamente, estudos de crescimento em meio líquido mostraram que P. kudriavzevii é mais tolerante ao etanol. Os resultados relevaram também que os tratamentos com cálcio na vinha influenciaram a microbiota do bago e dos mostos parcialmente fermentados, diminuindo significativamente a sua abundância e modificando a sua diversidade. Em particular, o tratamento favoreceu o crescimento de Metschnikowia nos bagos e de P. kudriavzevii nos mostos parcialmente fermentados. Ensaios realizados com as espécies de levedura isoladas mostraram que Metschnikowia sp. é mais tolerante ao cobre e Starmerella bacillaris e H. uvarum são mais suscetíveis ao stresse osmótico. Os resultados suportaram ainda que as leveduras P. kudriavzevii e Metschnikowia sp. poderão ser benéficas na indústria vinícola, contribuindo de forma distinta para as propriedades organoléticas do vinho.

Calcium-based supplements have been widely used to increase fruit firmness and fruit resistance to adverse climate conditions. Recent studies by our research group have revealed that calcium modifies the properties of the grape berry skin and its chemical constitution. Since the surface of the grape berry provides a favorable physical environment for the growth of microorganisms, we anticipate that calcium affects the berry microflora. The main goal of the present work was to characterize the effect of calcium on the cultivable microbiota of grape berry and its effect throughout the fermentation of the must. We intend to isolate and characterize different yeast species and explore their tolerance to different abiotic stress factors. Vines of the “Vinhão” variety were sprayed with a CaCl2 solution throughout the fruit's development and microvinifications were carried out at a laboratory scale. The results showed that calcium treatment led to a decrease in the total anthocyanin content, as well as a repression of the expression of the VvUFGT gene that encodes an enzyme involved in the biosynthesis of these metabolites. The evolution of the fermentation impacted the composition of the microbial community. Indeed, Hanseniaspora uvarum was the dominant species in the unfermented musts (thus, in the grape berry microbiota), while Pichia kudriavzevii dominates midway through the fermentation process. In parallel, growth studies in liquid medium showed the highest ethanol tolerance of P. kudriavzevii. The results also revealed that treatments with calcium in the vineyard influenced the microbiota of the berry and partially fermented musts, significantly reducing their abundance and modifying their diversity. In particular, the treatment favored the growth of Metschnikowia in the berries and of P. kudriavzevii in the partially fermented musts. Tests carried out with the isolated yeast species showed that Metschnikowia sp. is more tolerant to copper and Starmerella bacillaris and H. uvarum are more susceptible to osmotic stress. The results also supported that the yeasts P. kudriavzevii and Metschnikowia sp. may have relevant potential the wine industry, contributing in a distinct way to the organoleptic properties of the wine.